Wasseraufbereitung
Teil von Welche Pumpen eignen sich für die Industrie?
Kreiselpumpe oder Verdrängerpumpe im Vergleich
Kreiselpumpe oder Verdrängerpumpe im Vergleich: Förderstrom, Druck, Viskosität, Energiebedarf, Hersteller, Normen und Kosten für Planer und Betreiber.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Kreiselpumpen übertragen mit einem Laufrad Energie auf das Fördermedium, Verdrängerpumpen schieben ein abgeschlossenes Volumen in die Druckleitung.
- Kreiselpumpen erreichen große Förderströme bei niedrigen bis mittleren Drücken, Verdrängerpumpen kleine Mengen bei hohen Drücken.
- Steigende Viskosität kostet die Kreiselpumpe Wirkungsgrad, der Verdrängerpumpe bereitet sie kaum Probleme.
- Der Energiebedarf folgt dem Arbeitspunkt und der Regelungsart, nicht allein dem Pumpentyp.
- Verdrängerpumpen kosten in der Anschaffung mehr und brauchen eine Druckabsicherung.
Wie Kreiselpumpe und Verdrängerpumpe fördern
Eine Kreiselpumpe saugt über ein rotierendes Laufrad an und wandelt Bewegungsenergie in Druck um. Ihr Förderstrom hängt vom Gegendruck ab, denn steigt der Druck in der Anlage, sinkt die Fördermenge. Den Betriebspunkt bildet der Schnittpunkt von Pumpen- und Anlagenkennlinie.
Die Verdrängerpumpe füllt einen abgeschlossenen Förderraum und drückt ihn gegen den Leitungsdruck aus. Kolben, Membran, Schnecke oder Rotor sorgen für eine Fördermenge, die nahezu unabhängig vom Gegendruck bleibt. Ein Druckbegrenzungsventil ist deshalb Pflicht.
Der VDMA vergleicht in seinem Vergleich von Kreisel- und Verdrängerpumpen die Einsatzgrenzen beider Bauarten. Danach entscheidet vor allem das Fördermedium, welcher Typ wirtschaftlich arbeitet.
Förderstrom, Druck und Viskosität im direkten Vergleich
| Kriterium | Kreiselpumpe | Verdrängerpumpe |
|---|---|---|
| Förderstrom | groß, abhängig vom Gegendruck | klein bis mittel, nahezu druckunabhängig |
| Druck | niedrig bis mittel, mehrstufig auch hoch | hoch, unabhängig vom Förderstrom |
| Viskosität | bis etwa 100 mm²/s wirtschaftlich | für zähe Medien bis in den Bereich mehrerer Tausend mm²/s geeignet |
| Dosiergenauigkeit | gering | hoch, teils unter einem Prozent |
| Selbstansaugung | meist nur mit Füllung oder Sonderbauart | bei vielen Bauarten vorhanden |
| Scherbeanspruchung | hoch | gering bis mäßig |
| Typische Bauarten | Normpumpe, Inlinepumpe, mehrstufige Pumpe | Exzenterschnecken-, Membran-, Zahnrad- und Schlauchpumpe |
Die Angaben sind Orientierungen für saubere, niedrigviskose Medien. Feststoffanteil, Temperatur und Dichtheit verschieben die Grenzen. Der VDMA beschreibt in seinen Hinweisen zur Vermeidung von Fehlern bei der Pumpenauswahl, wie wichtig die vollständige Erfassung des Betriebspunkts ist.
Auswahl in fünf Schritten
- Fördermedium erfassenViskosität, Temperatur, Feststoffe, Scher-Empfindlichkeit und Korrosivität.
- Betriebspunkt festlegenFörderstrom und Förderhöhe im Auslegungsfall und im Teillastbereich.
- Bauart vorwählenKreiselpumpe für niedrige Viskosität und große Mengen, Verdrängerpumpe für hohe Viskosität, hohen Druck oder genaue Dosierung.
- Antrieb prüfenDrehzahlregelung senkt den Energiebedarf, Drosselung erhöht ihn.
- Lebenszykluskosten rechnenAnschaffung, Ersatzteile, Wartung und Strom über die geplante Laufzeit.
Energiebedarf: Rechenbeispiel mit 6.000 Betriebsstunden
Die Beispielrechnung unterstellt Wasser mit 10 m³/h bei 8 bar, 6.000 Betriebsstunden je Jahr und einen Strompreis von 0,25 Euro je Kilowattstunde netto zzgl. MwSt. Die hydraulische Leistung liegt bei 2,18 kW.
- 0,70Mehrstufige Kreiselpumpe mit Wirkungsgrad und Motorwirkungsgrad 0,90: 3,46 kW Aufnahmeleistung, 20.760 kWh im Jahr, 5.190 Euro Stromkosten.
- 0,60Exzenterschneckenpumpe mit Wirkungsgrad und Motorwirkungsgrad 0,90: 4,04 kW Aufnahmeleistung, 24.222 kWh im Jahr, 6.056 Euro Stromkosten.
Die Differenz beträgt rund 3.460 kWh und 865 Euro je Jahr. Bei zähen Medien kehrt sich das Verhältnis um, weil der Wirkungsgrad der Kreiselpumpe dann stark fällt. Förderung für effiziente Antriebe und Regelungen bündeln die Energie-Programme des BAFA.
Hersteller, Normen und Kosten
Kreiselpumpen für Wasser und Abwasser liefern KSB, Grundfos, Wilo, Sulzer und Xylem. Verdrängerpumpen kommen unter anderem von Netzsch, Seepex, Vogelsang und Watson-Marlow, Dosierpumpen mit Membran etwa von ProMinent.
Für Kreiselpumpen zur Wasserförderung gilt die Verordnung (EU) Nr. 547/2012 mit Mindestwirkungsgraden über den Mindesteffizienzindex MEI. Für die Motoren greift zusätzlich die Verordnung (EU) 2019/1781. Auslegung und Werkstoffe regeln Normen, die in den Normenausschüssen des DIN entstehen.
Bei den Preisen hilft eine grobe Aufteilung: Eine Kreiselpumpe für 15 m³/h und 40 m Förderhöhe kostet als Beispiel 1.000 bis 3.000 Euro netto zzgl. MwSt., eine Exzenterschneckenpumpe gleicher Leistung 4.000 bis 10.000 Euro netto zzgl. MwSt. Über zehn Betriebsjahre übersteigen die Stromkosten beide Beträge in der Regel deutlich.
Häufige Fragen
Wann ist eine Kreiselpumpe die richtige Wahl?
Bei großen Förderströmen, niedriger Viskosität und sauberem Wasser. Für Heizung, Trinkwasser, Kühlkreisläufe und Abwasser ist sie der Standard.
Wann lohnt sich eine Verdrängerpumpe?
Wenn hoher Druck, genaue Dosierung oder zähe und scher empfindliche Medien gefragt sind. Auch bei kleiner Fördermenge und schwankendem Gegendruck bleibt sie stabil.
Wie wirkt sich die Viskosität aus?
Bis etwa 100 mm²/s arbeitet eine Kreiselpumpe wirtschaftlich. Darüber sinkt ihr Wirkungsgrad schnell, Verdrängerpumpen fördern zähe Medien weiter.
Was kostet welcher Typ?
Kreiselpumpen beginnen im Beispiel bei rund 1.000 Euro netto zzgl. MwSt. Verdrängerpumpen liegen oft beim Vier- bis Zehnfachen, abhängig von Werkstoff und Dichtungssystem.
Welche Normen sind zu beachten?
Die Verordnung (EU) Nr. 547/2012 für Wirkungsgrade und die Verordnung (EU) 2019/1781 für Motoren. Hinzu kommen die DIN-Regelwerke für Auslegung und Werkstoffe.
